résistivité - EFP - Espace Etudiants

Câblages Modernes
Objectifs du cours
•
Comprendre le fonctionnement des systèmes analogique et
numérique en téléphonie, parlophonie et vidéophonie
•
•
Connaître les principes d’installation et de paramétrage de ces systèmes ;
•
Effectuer le câblage de réseau informatique, connaître les protections et les
types de connexion et comprendre les influences externes ;
•
Connaître les différents modes de pose et de raccordement et les types de
câblage avec pose de goulottes spécifiques.
Analyser les dysfonctionnements et remédier aux anomalies de ces
système ;
Les bases de
l’électricité
• L’électromagnétisme
• Le courant électrique
• La tension électrique
• La résistance
L’électromagnétisme
•
L’électromagnétisme est la branche de la physique qui étudie les
interactions entre particules chargées et plus généralement les effets
de l'électricité.
•
Le champ électromagnétique a une structure bien définie et possède
la propriété de pouvoir se propager dans l'espace, sous forme
d'ondes électromagnétiques. C’est ce qui est à la base d'un très
grand nombre d'applications de l'électromagnétisme, (radio,
téléphonie mobile, réseaux sans fils, etc...).
Faraday et sa cage
•
•
Une cage de Faraday est une enceinte utilisée pour protéger des nuisances
électriques et subsidiairement électromagnétiques extérieures ou
inversement empêcher un appareillage de polluer son environnement.
Beaucoup d'appareils électroménagers sont équipés de blindage internes
formant des cages de Faraday au moins pour les parties sensibles. Exemple :
un four à micro-ondes est composé d'une cage de Faraday dans laquelle on
place les aliments à chauffer, et la porte est munie d'un grillage assez fin
pour retenir les ondes et assez grand pour permettre de voir à l'intérieur.
Cela du moins en théorie, car en pratique des tests réalisés avec des
appareils de mesure de rayonnements hautes fréquences mettent en
évidence des fuites sur de nombreux modèles actuellement commercialisés.
Ces fuites peuvent t affecter la qualité des réseaux Wi-Fi en provoquant des
pertes de signal ou des déconnections.
Le courant électrique
•
•
•
Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de
charges électriques, généralement des électrons, au sein d'un
matériau conducteur. Ces déplacements sont imposés par l'action de
la force électromagnétique, dont l'interaction avec la matière est le
fondement de l'électricité.
Courant continu pour la plupart des utilisations dont la source peut être, entre autres, un
générateur de type pile ou batterie d'accumulateurs.
Courant alternatif généralement sinusoïdal mais peut aussi, par exemple, être carré.
La tension électrique
•
•
La tension électrique est la circulation du champ électrique le long
d'un circuit.
La résistance
•
Une résistance est un composant électronique ou électrique dont la
principale caractéristique est d'opposer une plus ou moins grande
résistance (mesurée en ohms) à la circulation du courant électrique.
Représentation schématique d'une résistance parcourue par un courant. La loi d'Ohm relie l'intensité du
courant à la valeur de la résistance et à la tension entre ses bornes par la relation
•
La résistance :
résistivité
•
La résistivité d'un matériau, généralement symbolisée par la lettre
grecque rho (ρ), représente sa capacité à s'opposer à la circulation du
courant électrique. Elle correspond à la résistance d'un tronçon de matériau
de 1 m de longueur et de 1 m2 de section et est exprimée en ohm·mètre
(Ω·m).
•
La résistance (en ohms) d'une pièce rectiligne d'un matériau de résistivité
ρ, de longueur (en mètres) et de section droite d'aire (en mètres carrés)
Les signaux
• Signal analogique
• Signal logique
• Analogique vs Numérique
Signaux : définitions
•
Un signal électrique est une grandeur électrique dont la variation dans le
temps transporte une information, d'une source à une destination
•
La grandeur électrique que l'on considère pour la transmission et le
traitement du signal peut être directement la différence de potentiel ou
l'intensité d'un courant électrique ; ou bien une modulation de l'amplitude,
de la fréquence ou de la phase d'une variation périodique de ces grandeurs,
qu'on appelle porteuse.
•
La communication à une distance du même ordre de grandeur ou
supérieure à la longueur d'onde minimale du signal oblige à se préoccuper
des lignes de transmission.
Signal analogique
•
•
Le nom provient du grec analogos signifiant «qui est en rapport avec, proportionnel»
•
Un système analogique convertit les informations en une autre valeur qui varie de façon analogue à la
source, alors qu'un système numérique convertit les informations en une valeur comprise dans une
liste prédéfinie de valeurs (et donc limitée), et échantillonnée. Un système numérique possède donc
une limite de résolution lors de la transcription d'un phénomène physique.
•
Un système analogique est direct, rapide, et représentatif de la source. Cependant il ne peut pas
mémoriser les informations et les traitements des signaux sont limités. Les opérations de
multiplications sont difficiles. Les équations logiques sont impossibles. Les traitements mathématiques
ne sont pas aisés. Par exemple, contrairement à son homologue analogique, un système de
transmission numérique peut garantir la fiabilité des informations transmises par un traitement de
détection d'erreur
Pour mesurer, évaluer ou capter un élément naturel (son, image, phénomène…), il est obligatoire de
disposer d'une interface analogique (pour éventuellement ensuite numériser cette source). Ainsi, un
microphone, le dispositif optique d'une caméra, d'un microscope, une unité de radiologie… sont
autant de dispositifs analogiques.
Signal logique
•
Un signal logique est un signal physique qui ne peut prendre que 2
valeurs, un niveau haut (en anglais "high" = "H"), et un niveau bas (en
anglais "low" = "L").
•
Dans les ordinateurs et d'autres systèmes numériques, une forme
d'onde qui alterne entre deux niveaux de tension représentant les
deux états (0 et 1) est désigné comme un signal logique. Pour tout ce
qui concerne la logique combinatoire ces deux niveaux suffisent.
un octet est un regroupement de 8 bits codant une information.
Numérique vs
Analogique
•
Immunité au bruit : un signal codé numériquement n'est pas bruité lors de son traitement. On peut donc réaliser des
calculs de précision arbitraire et mettre en cascade un grand nombre d'opérations.
•
Souplesse : un traitement numérique est facilement ajustable ou paramétrable en cours de fonctionnement. Le
traitement peut même s'adapter de lui-même à la situation (évolution du signal d'entrée au cours du temps). L’aptitude
des machines numériques à enchaîner des séquences d’opérations facilite également la réalisation d’algorithmes de
traitement complexes. Un exemple important est la transformée de Fourier.
•
Mémorisation : la facilité de mettre un signal en mémoire permet de réaliser des retards facilement On a également
accès par ce biais à des traitements fonctionnant par raffinements successifs.
•
La numérisation en elle-même peut dégrader le signal, du fait d'une quantification ou d'un échantillonnage insuffisants.
Les calculs numériques ne sont pas exempts d'erreurs (arrondis).
•
Le traitement numérique est nécessairement plus lent, plus consommateur et plus gourmand en ressources matérielles
que l'approche analogique.
•
Ondes et fréquences
Une onde est une perturbation qui se propage dans un milieu sans modifier
de façon permanente ses propriétés. Exemples :
•
Les ondes sonores sont une perturbation de l'atmosphère dont les
particules subissent des variations de pression autour d'un point
d'équilibre, la pression atmosphérique.
•
Les rayonnements électromagnétiques, qui comprennent entre autres
les ondes radio, la lumière, les rayons cosmiques, sont une
perturbation du champ électromagnétique.
En physique, la fréquence est le nombre de fois qu'un phénomène
périodique se reproduit par unité de mesure du temps. Exemple : 50
hz = N/S x 50 en 1seconde.
Les longueurs d'onde sont d'un usage courant en acoustique, en radio, en optique.
Câbles spécifiques
• L’ UTP
• Le coaxial
• La fibre optique
UTP Cat 5
•
Le câble catégorie 5 (ou Cat 5) sert de moyen de liaison pour la transmission de données à
des fréquences jusqu'à 100 MHz et à des débits de 10Mb/s, 100Mb/s ou 1000Mb/s. Il est
employé dans le câblage de réseaux informatiques. La catégorie 5 est composée de quatre
types de câbles à quatre paires torsadées :
•
Le câble UTP (Unshielded Twisted Pair) d'impédance 100 ohms (le plus utilisé et le moins cher). Il
n'est pas blindé ;
•
Le câble FTP (Foiled Twisted Pair) également d'impédance 100 ohms et écranté ; il est constitué d'un
simple feuillard d'aluminium enroulant les quatre paires torsadées protégées par une gaine externe ;
•
Le câble STP (Shielded Twisted Pair) ; chaque paire torsadée est individuellement blindée par une
tresse étamée.
•
Le câble SSTP (Shielded Shielded Twisted Pair) ; chaque paire torsadée est individuellement blindée par
une tresse étamée en plus d'une seconde tresse externe qui blinde les quatre paires. Ce câble
assure une protection maximale contre les interférences.
Le câble catégorie 6 est de type souple, protégé par une gaine généralement en PVC et composé de quatre paires torsadées non blindées. Son diamètre est compris entre 5,3 et
5,8 mm consécutif à une augmentation des sections des conducteurs en cuivre (24 AWG à 22 AWG) dans le but d'obtenir une amélioration des caractéristiques par rapport à
celles des catégories antérieures (diamètre de 4,8 à 5,5 mm pour les câbles de catégorie 5 et 5e).
Le coaxial
•
Le câble coaxial ou ligne coaxiale est une ligne de transmission ou liaison
asymétrique, utilisée en hautes fréquences, composée d'un câble à deux
conducteurs. L'âme centrale, qui peut être mono-brin ou multi-brins (en
cuivre ou en cuivre argenté, voire en acier cuivré), est entourée d'un
matériau diélectrique (isolant). Le diélectrique est entouré d'une tresse
conductrice (ou feuille d'aluminium enroulée), puis d'une gaine isolante et
protectrice. Sa forme particulière permet de ne produire (et de ne capter)
aucun flux net extérieur.
•
Ce type de câble est utilisé pour la transmission de signaux numériques ou
analogiques à haute ou basse fréquence.
Par exemple, il est possible de trouver un câble coaxial :
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entre une antenne TV ("râteau" TNT ou parabole satellite) et un récepteur de télévision ;
dans le réseau câblé urbain ;
entre un émetteur et l'antenne d'émission, par exemple une carte électronique Wi-Fi et son antenne;
entre des équipements de traitement du son (microphone, amplificateur, lecteur CD...) ;
dans les réseaux de transmissions de données tels qu'Ethernet dans ses anciennes versions : 10BASE2 et
10BASE5 ;
pour les liaisons inter-urbaines téléphoniques et dans les câbles sous-marins.
pour le transport d'un signal vidéo, exemple caméra filaire déportée, sur des distances significatives > dizaines
de mètres
La fibre optique
•
Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété d'être un conducteur
de la lumière et sert dans la transmission de données et de lumière. Elle offre un débit d'information
nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et peut servir de support à un réseau « large bande »
par lequel transitent aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données
informatiques.
•
La fibre optique est un guide d'onde qui exploite les propriétés réfractrices de la lumière. Elle est
habituellement constituée d'un cœur entouré d'une gaine. Le cœur de la fibre a un indice de
réfraction légèrement plus élevé (différence de quelques millièmes) que la gaine et peut donc confiner
la lumière qui se trouve entièrement réfléchie de multiples fois à l'interface entre les deux matériaux
(en raison du phénomène de réflexion totale interne). L’ensemble est généralement recouvert d’une
gaine plastique de protection.
•
Lorsqu'un rayon lumineux entre dans une fibre optique à l'une de ses extrémités avec un angle
adéquat, il subit de multiples réflexions totales internes. Ce rayon se propage alors jusqu'à l'autre
extrémité de la fibre optique sans perte, en empruntant un parcours en zigzag. La propagation de la
lumière dans la fibre peut se faire avec très peu de pertes même lorsque la fibre est courbée.
Les connecteurs
• Connecteurs RJ
• Connecteurs USB
• Connecteurs HDMI
• Connecteurs optiques
RJ
•
Le connecteur 8P8C (8 positions et 8 contacts électriques) est appelé improprement, mais
couramment RJ45.
•
La référence « RJ » vient de l'anglais Registered Jack (prise jack enregistrée) qui est une
partie du Code des règlements fédéraux (Code of Federal Regulations) aux États-Unis. Le
« 45 » correspond au numéro du standard « RJ ».
•
•
Comme l'indique son nom 8P8C, il comporte huit broches de connexions électriques.
Lors d'un câblage informatique en 10/100 Mbit/s, seules les quatre broches 1-2 et 3-6 sont
utilisées pour transmettre les informations. Lors d'un câblage informatique en 1 000 Mbit/s
(1 Gbit/s), les 8 broches sont utilisées.
Connecteur USB
•
•
L’Universal Serial Bus est une connexion à haute vitesse qui permet de connecter des
périphériques externes à un ordinateur
La bande passante est partagée temporellement entre tous les périphériques connectés. Le
temps est subdivisé en trames (frames) ou microtrames (microframes) pendant lesquels
plusieurs transferts peuvent avoir lieu.
•
La communication entre l’hôte (l’ordinateur) et les périphériques se fait selon un protocole
basé sur l'interrogation successive de chaque périphérique par l'ordinateur. Lorsque l’hôte
désire communiquer avec un périphérique, il émet un jeton (un paquet de données, contenant
l’adresse du périphérique, codée sur sept bits) désignant un périphérique. Si le périphérique
reconnait son adresse dans le jeton, il envoie un paquet de données (de 8 à 255 octets) en
réponse.
•
L’architecture USB a pour caractéristique de fournir aussi l’alimentation électrique aux
périphériques. Il utilise pour cela un câble composé de quatre fils pour les USB 1 et 2 (la masse
GND, l’alimentation VBUS et deux fils torsadés de données appelés D- et D+) et de six fils
pour l'USB 3 (séparation des données IN/OUT).
USB 1.0 1996 ; 1,5 Mbit/s
0,19 Mo/s
USB 1.1 1998 ; 12 Mbit/s
1,5 Mo/s
USB 2.0 2000 ; 480 Mbit/s
60 Mo/s
Wireless USB 2005 ; 480 Mbit/s
60 Mo/s
USB 3.0 2008 ; 5 Gbit/s
600 Mo/s
USB 3.1 2013 ; 10 Gbit/s
1,2 Go/s
Connecteur HDMI
•
Le High Definition Multimedia Interface (HDMI) (en français, « Interface Multimédia Haute
Définition ») est une norme et interface audio/vidéo totalement numérique pour transmettre des flux
chiffrés
•
La principale limite concernant le choix du câble HDMI est la distance entre la source du signal (box,
lecteur de DVD, Blu-ray…) et le récepteur du signal (téléviseur, vidéoprojecteur…)
•
En pratique la longueur de câble n'a pas d'effet jusqu'à une distance de 5 mètres et reste peu
perceptible jusqu'à 10 mètres. Au-delà, il est possible d'investir dans un amplificateur/récepteur pour
éviter que le signal ne s'affaiblisse
•
Le format HDMI exploite un procédé qui conditionne et coordonne (encapsule) le flux des données
vidéo pour leur transmission. Lors de la création du standard HDMI, le débit ou taux de transmission
maximal a été fixé à 165 Mpixel/s. Ce taux a été estimé suffisant pour assurer une résolution vidéo
jusqu'à 1080p à 60 Hz
•
Connecteur optique
Les connecteurs fibre optique sont des
dispositifs normalisés terminant une fibre
optique et permettant de les raccorder aux
équipements terminaux comme les switchs, les
contrôleurs de disques ou les librairies de
sauvegarde dans un réseau de stockage ou
divers équipements utilisant la fibre optique.
Les installations
• Interphone
• Visiophone
• CCTV
• DATA
Interphone
•
Un interphone est un téléphone
qui utilise un réseau interne. Il
n'est donc pas connecté au
réseau téléphonique. Il est
souvent équipé d'un hautparleur et permet des
communications sur de courtes
distances, en général à l'intérieur
d'un même bâtiment. Un
interphone peut notamment
être placé à l'entrée d'un
immeuble afin d'en contrôler
l'accès
Visiophone
•
La visiophonie est l'association de la
téléphonie et de la télévision permettant
aux usagers de se voir pendant leur
conversation téléphonique.
CCTV
•
La vidéosurveillance
ou vidéoprotection,
parfois désignée par
le sigle anglais CCTV
(closed-circuit
television), est un
système de caméras
et de transmission
d'images, disposé
dans un espace public
ou privé pour le
surveiller à distance •
DATA
L'Échange de
Données
Informatisées (EDI),
ou en version
originale Electronic
Data Interchange, est
le terme générique
définissant un
échange
d'informations
automatique entre
deux entités à l'aide
de messages
standardisés, de
machine à machine.
La BOX fibre
EXAMEN
• 5 questions / 15 points en tout